DE3344158T1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Fluidströmungsgeschwindigkeiten - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Fluidströmungsgeschwindigkeiten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Fluidströmüngsgeschwindigkeiten z.B. beim Trübetransport (Mischung aus Flüssig-/ Fest-Material) oder beim pneumatischen Transport (Trockengas/Feststoff), jedoch auch für die Messung der Geschwindigkeit einer Flüssigkeit oder eines Gases sowie Gemischen daraus.

In einer bekannten Einrichtung; die in der britischen Patentschrift 1 359 159 offenbart ist, senden mindestens zwei in Strömungsrichtung des Fluids mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand angeordnete Sende-Wandler Signale durch das Fluid zu mindestens zwei Empfangs-Wandlern, die ebenfalls in Strömungsrichtung des Fluids ^mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand angeordnet sind, wobei jeder Empfangs-Wandler hauptsächlich das Signal von dem zugehörigen Sende-Wandler empfängt und die von den Empfangs-Wandlern gelieferten Signale korreliert werden, um die Fluidströmungsgeschwindigkeit zu bestimmen.

Beim Trübetransport in Schwimmbaggerleitungen treten in

dem strömenden Fluid dauernd Unregelmäßigkeiten wie z.B. Wirbel in dem den Sand und den Schlamm oder anderes Material tragenden Wasser auf. Darüber hinaus wird dieses gO mitgeführte Material nicht gleichmäßig unterteilt, sondern tritt in Form von Wolken auf, deren Zusammensetzung und Gestalt sich dauernd ändert.

Die von dem Sende-Wandler durch dieses Gemisch gesendeten Signale werden von den Unregelmäßigkeiten zwischen den Sende-Wandlern und den Empfangs-Wandlern kontinuierlich moduliert, und diese Unregelmäßigkeiten können nach der

Demodulation der empfangenen Signale mittels Kreuzkorrelationsverfahren zur Messung der Laufgeschwindigkeit des Gemisches herangezogen werden. Wenn der Abstand in Strömungsrichtung des Gemisches zwischen den Wandlern genügend klein ist, haben sich die erwähnten Unregelmäßigkeiten nur zu einem sehr geringen Ausmaß geändert, so daß es durch Vergleichen der von den zwei Empfangs-Wandlern kommenden demodulierten Signale mit Hilfe des Kreuzkorrelationsverfahrens möglich ist, die Zeit zu bestimmen, die das Gemisch benötigt, um zwischen den Paaren von Wandlern hindurchzulaufen, woraus man dann die Fluidströmungsgeschwindigkeit berechnen kann.

Bei dem aus der oben erwähnten britischen Patentschrift bekannten Verfahren wird Gebrauch gemacht von einem von dem Sende-Wandler gesendeten Dauersignal, aus dem die Amplitudenmodulation durch Demodulation separiert wird, wobei die Modulation dann zur Korrelation herangezogen wird.

Nach einer eingehenden Untersuchung ergab sich, daß ein solches Dauersignal nicht selten zu einem Interferenzmuster von stehenden Wellen in den Schwimmbaggerleitungen führt. Speziell im Fall kleiner Leitungsdurchmesser und niedriger spezifischer Masse können derartige Interferenzmuster der Korrelationsmessung sehr abträglich sein. Da sich dieses Interferenzmuster außerdem durch das Gemisch bestimmt und für die Paare von Wandlern (Sender/Empfänger) nicht gleich sein muß, wurde dieses Phänomen nicht als eine ungewollte Störung erkannt.

Es ist daher eines der Hauptziele der Erfindung, die Ergebnisse der empfangenen Signale aus den Interferenzmustern stehender Wellen zu entfernen»

Erfindungsgemäß wirä das obige Ziel dadurch erreicht, daß mit Hilfe der Sende-Wandler impulsförmige Signale gesendet werden, die einen solchen zeitlichen Abstand haben, daß innerhalb dieses zeitlichen Abstands durch Reflexionen verursachte stehende Wellen nahezu vollständig abklingen.

Um außerdem durch impulsförmige Signale zu langer Dauer hervorgerufene Interferenzmuster von der Geschwindigkeitsmessung auszuschließen, werden vorzugsweise Proben nur von dem Signal gemessen, das von dem Empfangs-Wandler sobald wie möglich nach Empfang der Vorderkante des Sende-Signals seitens des Empfangs-Wandlers empfangen wurde.

In Verbindung mit der erwünschten Äquivalenz der zwei Signalverarbeitungskanäle, die jeweils einen Sende-Wandler und einen Empfangs-Wandler enthalten, wird vorzugsweise Gebrauch gemacht von der gleichen Frequenz für diese zwei Kanäle. Um ein Übersprechen zwischen den Signalverarbeitüngskanälen zu vermeiden, werden die impulsförmigen Signale erfindungsgemäß von dem einen Sende-Wandler mit einer zeitlichen Trennung von den impulsförmigen Signalen des anderen Sende-Wandlers übertragen, wobei die zeitliche Trennung zwischen den Impulsen unterschiedlicher Sende-Wandler derart gewählt wird, daß innerhalb dieser zeitlichen Trennung durch Reflexionen verursachte stehende Wellen nahezu vollständig abgeklungen sind.

Um bei Verwendung impulsförmiger Signale einen Informationsverlust zu vermeiden, ist die Impulswiederholungsgeschwindigkeit mindestens zwei- oder dreimal so hoch wie die höchste Frequenz, die nach dem Demodulieren des empfangenen Signals Information bezüglich der Geschwindigkeit des Fluids liefert.

Andere Signale, die die Messung abträglich beeinflussen können, werden verursacht durch Kollisionen von z.B. Sandkörnern mit den Wandlern und den Wänden der Fluidleitungen. Diese Signale bilden ein nahezu kontinuierliches Rauschspektrum, das sich von einer sehr niedrigen Frequenz zu sehr hohen Frequenzen erstreckt, den Arbeitsbereich der erfindungsgemäß" verwendeten Frequenzen, d.h. den Bereich an beiden Seiten des von dem Sende-Wandler gesendeten Frequv^zsignals, das als eine Trägerwelle betrachtet werden kann, enthält und somit auch die Seitenbänder der Modulationssignale auf beiden Seiten dieses Trägerfrequenzsignals enthält.

Dieses breitbandige Rauschen ändert sich kontinuierlich von Stelle zu Stelle und erscheint nicht in der Form eines von dem Strom getragenen Musters wie die oben erwähnten Wirbel, so daß dieses Rauschen nicht als zu korrelierende Signale verwendet werden kann.

Soweit es in diesem breitbandigen Rauschen irgendetwas gibt, was zu korrelieren ist, so wird ein solches Signal hauptsächlich Information bezüglich der direkt vor den Empfangs-Wandlern vorbeigehenden Wasserschichten ' enthalten, nicht jedoch bezüglich des Gesamtquerschnitts der Leitung, und zwar aufgrund der zunehmenden Dämpfung, die abhängt von der Entfernung vor dem Kopf des Empfangs-Wandlers. Jedoch kann die Amplitude dieses Rauschens so stark sein, daß in einem breiten Bereich auf beiden Seiten der Trägersignale Seitenbänder entstehen, welche die nutzbaren Signale überdecken. Dieses breitbandige Rauschen ist jederzeit und unabhängig von dem gesendeten Signal vorhanden.

Es ercrab sich nun, daß die durch dieses breitbandige Rauschen hervorgerufene Störung in beträchtlichem Maße

verringert werden kann, indem das empfangene Signal abgetastet wird, unmittelbar bevor und unmittelbar nachdem die Vorderkante des gesendeten impulsförmigen Signals den Empfangs-Wandler erreicht, und indem ein ausreichend kleiner Abstand zwischen diesen Proben verwendet wird.

Wie oben erwähnt wurde, wird bei dem aus dem britischen Patent bekannten Verfahren Gebrauch gemacht von der durch das physikalische Phänomen in dem sich bewegenden Fluid hervorgerufenen Amplitudenmodulation des von dem Sende-Wandler gesendeten Signals, das als eine Trägerwelle betrachtet werden kann, soweit der Empfangs-Wandler betroffen ist.

Es ergab sich, daß diese Amplitudenmodulation lediglich einen Teil des Gesamteinflusses ausmacht, der von dem Fluid auf die Trägerwelle ausgeübt wird.

Wenn quer durch einen Trübestrom eine Schallwelle gesendet wird, ergeben sich hieraus folgende akustische Erscheinungen:

1) Wasserwirbel üben auf die Schallgeschwindigkeit der durchlaufenden Schallwelle einen beschleunigenden oder verzögernden Einfluß aus. Durch Doppler-Effekte ergeben sich Vergrößerungen und Verkleinerungen von Frequenzen, was Seitenbänder oberhalb und unterhalb der gesendeten Trägerwellenfrequenz bedeutet.

2) Möglicherweise mitgeführte Sandwolken und/oder Trübewolken verursachen u.a. eine mehr oder weniger starke Dämpfung der durchlaufenden Ultraschallwelle, was auch bedeutet, daß zusätzliche Seitenbänder hinzukommen.

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Die Wirbel und Sandwolken oder Trübewolken werden von dem Wasserstrom mitgeführt und ändern sich in einem hinreichend kleinen Wegstück zwischen den Wandlerpaaren nur kaum, und sie sind daher ausreichend nützlich als Quellen für zur Geschwindigkeitsmessung zu korrelierende Signale.

Die Frequenzen der durch die Wirbel verursachten Seitenbänder hängen hauptsächlich ab von der Geschwindigkeit des gepumpten Gemisches, des Rohrquerschnitts und den Abmessungen (Querschnitt) der Empfangs-Wandler. Theoretisch treten sämtliche Frequenzen von Null bis Unendlich auf. Die vernünftigerweise auswertbaren Signale werden jedoch durch die kleinsten feststellbaren Wirbel geliefert. Diese Wirbel haben einen Durchmesser, der so groß ist wie der Querschnitt der Empfangs-Wandler, d.h. also einige Zentimeter. Dies bedeutet, daß abwechselnd ein beschleunigender und ein verzögernder Durchgangsweg für die Schallwelle vorhanden ist, dessen Dicke so groß ist wie der Querschnitt des Emp'fangs-Wandlers. Wenn dieses Muster mit der größten zu messenden Geschwindigkeit, d.h. in der Praxis 10 m/sec, durchläuft, so führt dies zu einer maximalen Verarbeitungsfrequenz, was man auch wie bei FM-Verfahren als die Hubfrequenz bezeichnen kann. Diese Hubfrequenz kann man wie folgt berechnen:

on f = ^m

^rv,

2 d_t

Hierbei ist f. = maximale Frequenz in Hz

J
m

(10 m/sec)

Durchme
(3 cm).

V = maximale Strömungsgeschwindikeit

d = Durchmesser des Empfangs-Wandlers

S-

Aus der¹ obigen Formel geht hervor, daß bei Verwendung der erwähnten Werte für die Geschwindigkeit bzw. den Durchmesser die maximale zu messende Frequenz etwa 160 Hz beträgt. Unter Verwendung dieser Frequenz kann die Trägerwelle zu einem oberen Seitenband und zu einem

unteren Seitenband bezüglich der Frequenzlage der von dem Sende-Wandler gesendeten Trägerwelle verschoben werden. Diesen Mechanismus kann man auch mit einem Bandrekorder vergleichen, bei dem die höchste Frequenz von dem Kopfspalt und der Bandgeschwindigkeit abhängt.

Der Frequenzabstand dieser Seitenbänder zu der Lage der Trägerwellen-Frequenz hängt ab von der Geschwindigkeitskomponente der Wirbel in Fortpflanzungsrichtung des Schallsignals, d.h. senkrecht zur Strömungsrichtung.

Die extremste Situation tritt ein, wenn die Wirbelkomponenten in Richtung des Schallstrahls gleich der Geschwindigkeit in der Leitung in derselben Richtung oder in Gegenrichtung sind. Dies führt dazu, daß die Schallgeschwindigkeit V der durchlaufenden Welle bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 10 m/sec von 1500 + 10 bis 1500 - 10 m/sec schwankt (die Schallgeschwindigkeit in Wasser beträgt schätzungsweise 1500 m/sec).

Wenn die Länge des Durchlaufwegs 1 beträgt und die gesendete Frequenz innerhalb dieses Weges f beträgt, so gibt es 1/ν χ f Wellen mit einer Schwankungszahl von 20/1500. Diese Schwankung kann innerhalb von 1/400 see auftreten.

Näherungsweise ist dies die Zeitdauer einer halben Periode von f., . Dies bedeutet, daß bei einem Leitungsdurchrriesser von 150 mm und einer Trägerv/elle mit einer Frequenz von 0,25 MHz ein Hub von 400 χ 20/1500 χ 1/ν χ f= etwa 130 Hz existiert.

Dies ist eine extreme Situation, die nicht dauernd vorliegt, die aber eine Vorstellung von dem gibt, was eintreten könnte. Trotz der Tatsache, daß die Wirbel die empfangene Frequenz beeinflussen, sollte dies jedoch nicht als Frequenzmodulation im herkömmlichen Sinne dieser Bezeichnung gesehen werden. Bei dem hier auftretenden Mechanismus gibt es grundsätzlich keine Be-Ziehung zwischen dem oberen Seitenband und dem unteren Seitenband. Beträchtliche Untf 'schiede können zwischen diesen Seitenbändern auftreten, weil die Wirbel praktisch niemals rein symmetrisch sind. Die Seitenbänder werden in gegenseitiger Abhängigkeit erzeugt und sollten vorzugsweise in dem Empfänger separat reproduziert und verarbeitet werden.

Die veränderliche Dämpfung der durchlaufenden Ultraschallwelle durch die Sandwolken und Trübewolken führt zu einer Art Amplitudenmodulation. Da sich außerdem durch die Anwesenheit von Sand und Schlamm die physikalische Beschaffenheit des Fluids ändert, ändert sich auch die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalls, und auch dies führt zu einem speziellen Muster von Seitenbändern, die nicht symmetrische Eigenschaft besitzen. Dies kann man als eine Art Frequenzmodulation betrachten.

Da die Muster der Seitenbänder aus dem genannten Grund nicht symmetrisch sind, wird vorzugsweise mit einer Einseitenband-Technik gearbeitet.

Das Vorhandensein sämtlicher obiger informationstragender Signale hängt streng zusammen mit dem Vorhandensein einer gesendeten Trägerwelle, weil der Einfluß auf diese Trägerwelle zu der Erzeugung der Seitenbänder führt. Im Gegensatz dazu ist das oben erläuterte breit-

bandige Rauschen immer vorhanden und hängt nicht ab von einem gesendeten Sendesignal.

Daher wird bei einem weiteren bevorzugten Verfahren zur

Messung der Fluidgeschwindigkeit das obere Seitenband und/oder das untere Seitenband von den von dem Empfangs-Wandler empfangenen Signalen bezüglich der von dem IQ Sende-Wandler gesendeten Trägerwelle getrennt, und für die Korrelation wird Gebrauch gemacht von Paaren derartig gebildeter oberer Seitenbänder und/oder unterer Seitenbänder.

IQ Grundsätzlich besteht eine Einrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids aus vier Teilen, die in Fig. 1 gezeigt sind:

1) dem Aufnehmerteil, bestehend aus einer Transportleitung 70 mit diametral gegenüberliegend angebrachten Sende- und Empfangs-Wandlern 10, 11 bzw. 12, 13, die elektrische Signale in Ultraschallschwingungen und solche wiederum umgekehrt in elektrische Signale umwandeln.

2) dem Vorprozessor 71, der elektrische Signale an die

Sende-Wandler 10 und 11 gibt und die von den Empfangs-Wandlern 11 und 12 empfangenen Signale derart verarbeitet, daß zu korrelierende Signale erzeugt gO >werden.

3) dem Kreuzkorrelator 72, der die Zeitmessung zwischen den von dem Vorprozessor 71 gelieferten, korrelierbaren Signalen durchführt.

4) einer Anzeigevorrichtung 73, die in Analog- oder Digitalform die festgestellte Geschwindigkeit anzeigt.

Der Vorprozessor 71 sollte eine Anzahl von Bedingungen erfüllen, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.

Um die Muster von stehenden Wellen auszuschalten, sollten in den Leitungen impulsförmige Signale verwendet werden. Nach jedem Signalimpuls sollten Reflexionen abklingen, bevor der nachfolgende Signalimpuls gesendet wird. Aufgrund der notwendigen Gleichförmigkeit der Signalverarbeitungskanäle sollten diese vorzugsweise bei derselben Frequenz arbeiten. Um Nebensprechen zu vermeiden, sollten die Impulse dann abwechselnd von dem Sende-Wandler gesendet werden. Dann sind die Messungen eine Abtastwert-Verarbeitung der pro impulsförmigem Signal erhaltenen Ergebnisse. Um einen Informationsverlust zu vermeiden, sollte die Wiederholungsgeschwindigkeit mindestens zwei-oder dreimal so hoch sein wie die höchste Frequenz, die als nutzbare Information vorkommen kann.

Darüber hinaus sollten die Information enthaltenden Signale soweit wie möglich von den breitbandigen Rauschsignalen getrennt werden, die in der Transportleitung selbst erzeugt werden. Aus den oben genannten Gründen gibt es keine Beziehung zwischen den oberen Seitenbändern und den unteren Seitenbändern, und das Empfängersystem sollte als wirklicher Einseitenband-Empfänger ausgebildet sein. Nimmt man die obigen Werte für den Leitungsdurchmesser, den Wandlerdurchmesser und die Strömungsgeschwindigkeit her, so sollte sich die Breite des unteren Frequenzbandes zwischen 2 und 150 Hz erstrecken.

Da sich an den Vorprozessor der Kreuzkorrelator 72 anschließt, der in der Lage ist, sämtliche sich wieder-

holenden Phänomene festzustellen, sollten sämtliche zeitabhängigen Phänomene vollständig definiert sein, so daß den Korrelator keine hemmenden Zeitfunktionen erreichen. In Anbetracht der obigen Auflagen sollte der erfindungsgemäße Vorprozessor folgende Forderungen erfüllen:

^q Das von dem Sende-Wandler im ersten Fall gesendete Signal wird von einem Generator mit einer Frequenz erzeugt, die viermal so hoch ist. Diese Wechselspannung von etwa 1 MHz wird mittels zweier D-Flipflops durch vier geteilt. Die folgenden Spannungen erhält man durch eine

• Ρ- geeignete Kombination folgendermaßen erzeugter Signale:

1) einer Treppenspannung der gewünschten Frequenz, die in der Lage ist, die Sender-Ausgangsstufe durch einen einfachen Tiefpassfilter zu steuern;

2) zwei Blockspannungen mit gegenseitig um 90° verschobener Phase, die als Bezugs-Steuersignal für die Multiplizierstufen in dem Empfänger verwendet werden können.

Die aus dem obigen britischen Patent 1 359 151 bekannte Einrichtung enthält grundsätzlich mindestens zwei Sende-Wandler, die in Strömungsrichtung des Fluids hintereinander angeordnet sind, zwei Empfangs-Wandler, die _A ebenfalls in Strömungsrichtung des Fluids hintereinander angeordnet sind, wobei jeder hauptsächlich zum Empfangen von Signalen vorgesehen ist, die von einem zugehörigen Sende-Wandler gesendet und durch das Medium beeinflußt sind, und eine Korreliereinrichtung, die an den Empfangs-Wandler angeschlossen ist, um die Fluidströmungsgeschwindigkeit aus der Zeitdifferenz zwischen den von den Empfangs-Wandlern gelieferten Signalen abzuleiten. ''

334A158 -fi·

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Trennen eines oberen Seitenbands und/oder eines unteren Seitenbands aus Signalen, die von jedem Sende-Wandler geliefert werden, in bezug auf die Signale, die als Trägerwelle von dem Sende-Wandler in das Fluid gesendet werden, und eine Einrichtung zum Anlegen der zwei derart getrennten oberen Seitenbänder und/oder unteren Seitenbänder an die Korreliereinrichtung, um die 1luidgeschwindigkeit auf deren Zeitdifferenz zu bestimmen.

Vorzugsweise enthält die obige Einrichtung Mittel, mit denen an den Sende-Wandler impulsförmige Signale gelegt werden, die derart zeitlich getrennt sind, daß zwischen den Impulsen sämtliche durch Reflexionen verursachten stehenden Wellen abklingen.

Weiterhin ist die Einrichtung zum Senden der impulsförmigen Signale derart ausgelegt, daß der Sende-Wandler abwechselnd ein impulsförmiges Signal sendet.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung enthält vorzugsweise: ■

eine Impulsgeneratoreinrichtung, die an zwei separate Gatterimpulsleiter, von denen jeweils einer zu jedem Signalverarbeitungskanal gehört, Gatterimpulse, deren Dauer den von den Sende-Wandlern gesendeten impulsförmigen Signalen entspricht, wobei die Impulse abwechselnd an die Gatterimpulsleiter jedes Signalverarbeitungskanals gegeben werden;

eine Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen von zwei Trägerwellensignalen, die gleiche Frequenz, jedoch eine Phasendifferenz von 90° besitzen, wobei jeweils ein

separates dieser zwei Trägerwellensignale an jeden Signalverarbeitungskanal gegeben wird; 5

eine erste Gattereinrichtung in jedem Signalverarbeitungskanal, welche zwei Eingänge besitzt, von denen einer zum Empfang der Gatterimpulse an den Gatterimpulsleiter angeschlossen ist und der andere Eingang zum Empfang der Trägerwellensignale an die Oszillatoreinrichtung angeschlossen ist, und das Ausgangssignal aus einem Trägerwellensignal-Impulszug besteht, der an den Sende-Wandler in dem Signalverarbeitungskanal gelegt wird;

zwei Produktbildner in jedem Signalverarbeitungskanal, von denen jeweils der erste Eingang von dem Empfangs-Wandler gelieferte Signale empfängt und jeweils der zweite Eingang das Trägerwellensignal empfängt, wobei jedoch eine Phasenverschiebung von 90° zwischen den Signalen für jeden zweiten Eingang dieser zwei Produktbildner vorhanden ist;

eine 90°-Phasenschiebereinrichtung, die an den Ausgang jedes der Produktbildner angeschlossen ist;

eine Signaladdiereinrichtung, die das Summensignal des Ausgangssignals eines Produktbildners und des um 90° verschobenen Ausgangssignals des anderen Produktbildners liefert, wobei das Summensignal einem Seitenband des von den Produktbildnern demodulierten Signals entspricht;

eine Signalsubtrahiereinrichtung, die das Differenzsignal des Ausgangssignals eines Produktbildners und des um 90° verschobenen Ausgangssignals des anderen Produktbildners liefert, wobei das Differenzsignal· dem ' anderen Seitenband des von den Produktbildnern demodu-

lierten Signals entspricht;

eine erste Verzögerungseinrichtung in jedem Signalverarbeitungskanal, deren Eingang Gatterimpulse empfängt, und deren Ausgang ein erstes Abtast-Steuersignal mit einer solchen Zeitverzögerung liefert, daß das erste Abtast-Steuersignal auftritt, unmittelbar bevor der Empfangs-Wandler die Vorderkante des impulsförmigen Trägerwellensignals empfängt;

eine zweite Verzögerungseinrichtung in jedem Kanal, deren Eingang die Gattersignale empfängt und deren Ausgang ein zweites Abtast-Steuersignal mit einer solchen zweiten Zeitverzögerung liefert, daß das zweite Abtaststeuersignal auftritt, unmittelbar nachdem der Empfangs-Wandler die Vorderkante des impulsförmigen Trägerwellensignals empfangen hat;

vier Abtast- und Halteeinrichtungen in jedem Signalverarbeitungskanal, von denen ein Paar das Ausgangssignal des ersten Produktbildners und das andere Paar das Ausgangssignal des zweiten Produktbildners empfängt, die eine Abtast- und Halteeinrichtung in jedem Paar außerdem das erste Abtast-Steuersignal und die andere Abtast- und Halteeinrichtung jedes Paars außerdem das zweite Abtast-Steuersignal empfängt;

eine Subtrahiereinrichtung für jedes Paar von Abtast- und Halteeinrichtungen, welche die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Paare von Abtast- und Halteeinrichtungen liefert, die nahezu ausschließlich Information bezüglich der Modulation des Trägerwellensignals in dem Fluid enthält;

eine dritte Verzögerungseinrichtung in jedem Signal-

Verarbeitungskanal, deren Eingang Gattersignale empfängt und deren Ausgang ein drittes Abtast-Steuersignal liefert, welches eine solche dritte Zeitverzögerung aufweist, daß dieses dritte Abtast-Steuersignal nach der Vorderkante des von der Subtrahiereinrichtung gelieferten Differenz-Ausgangssignals auftritt;

IQ zwei weitere Abtast- und Halteeinrichtungen in jedem Signalverarbeitungskanal, von denen ein Eingang das dritte Abtast-Steuersignal empfängt und der andere Eingang jeder Abtast- und Halteeinrichtung mit einer der Subtrahiereinrichtungen verbunden ist, so daß die

l§ Abtast- und Halteeinrichtung ausschließlich ein Signal liefert, welches dem reinen Differenzsignal jeder der beiden Subtrahiereinrichtungen entspricht.

Der Ausgang jedes Produktbildners ist an ein Tiefpassfilter angeschlossen, das eine solche Anstiegszeit besitzt, daß dieses Filter leicht den Informationsinhalten des Produktbildner-Ausgangssignals folgen kann, wobei jede dritte Abtast- und Halteschaltung an ein Bandpassfilter angeschlossen ist, welches ausschließlieh Signale hindurchläßt, die Information bezüglich ■der von dem Medium auf das Trägerwellensignal aufgebrachten Modulation enthält.

Die Erfindung wird nun weiter erläutert anhand der QO Zeichnung, die Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer Einrichtung gemäß der Erfindung, ausgenommen die Korrelieren einrichtung und die Anzeigeeinrichtung;

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen, die

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- P

an unterschiedlichen Stellen der Schaltung nach Fig. 2 auftreten. Die horizontale Achse ist die Zeitachse, auf der 1 cm etwa 100 μ sec entspricht;

Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm der Schaltung zum Trennen der Seitenbänder.

In dem Empfänger, der die Signale von den Empfangs-Wandlern empfängt, wird vorzugsweise Gebrauch gemacht von multiplizierenden Synchrondemodulatoren oder Produktdemodulatoren (Produktbildnern), die als Ausgangssignal das Produkt der Eingangssignale liefern, wobei es sich um die Signale mit der Differenzfrequenz' oder Schwebungsfrequenz und der Momentanamplitude handelt, abhängig von der augenblicklichen Phasendifferenz zwischen diesen beiden Eingangssignalen. An diese Produktbildner schließen sich Tiefpassfilter an, die eine maximale Durchlaßfrequenz von etwa 3500 Hz besitzen. Diese Filter besitzen außerdem eine Anstiegszeit von etwa 100 μ sec. ■

Wie oben erläutert wurde, begrenzen die'Abmessungen der Empfangs-Wandler die sich auf die Gemischgeschwindigkeit beziehenden Signale auf die verarbeitbaren Frequenzen von etwa 160 Hz. Dies bedeutet, daß sich die Informationsinhalte einer speziellen Art innerhalb der Anstiegszeit dieses Tiefpassfilters mit einer maximalen Frequenz von 3500 Hz nicht oder nur kaum ändern können. Insbesondere sei angemerkt, daß sich die oben angegebenen Werte wie Abmessungen, Zahlenangaben, Frequenzen und Zeiten auf ein in der Praxis getestetes Ausführungsbeispiel beziehen, dessen zufriedenstellende Arbeitsweise in einer Schwimmbaggerleitung mit einem Querschnitt von 15Q mm getestet wurde.

Der in Fig. 1 gezeigte Blockgenerator 1 erzeugt symmetrische, gegenphasige Stufensignale mit einer Frequenz von 500 Hz, die in Fig. 3 in den Zeilen a und b gezeigt sind. Bei jedem Umschalten oder jeder Stufe dieser Signale wird an das Monoflop 2 ein Triggersignal gesendet (siehe Fig. 3, Z. c) , wodurch das Monoflop 2 als Ergebnis einen Impuls mit einer Dauer von etwa 300 μ see abgibt (siehe Z. d in Fig. 3). Dieser Impuls wird in den UND-Gliedern 3 und 4 mit von dem Oszillator 1 kommenden Signalen kombiniert. Die Gatter 3 und geben demzufolge abwechselnd über die Gatterimpulsleitungen 5 und 6 an beide Signalverarbeitungskanäle ein Signal von 3 μ sec ab, vergl. Fig. 3, Z. e und f.

Der Hochfrequenzoszillator 7 erzeugt eine Wechselspannung von etwa 1 MHz, die nach Teilung durch vier eine Frequenz von 2 50 Hz hat und an beiden Ausgängen abgegeben wird, jedoch mit einer gegenseitigen Phasendifferenz von 90°. Diese zwei Signale werden an die Eingänge von Sender-Ausgangsverstärkern 8 bzw. 9 gelegt.

Die Impulse auf den Leitungen 5 und 6 (e, f) öffnen die Sender-Ausgangsverstärker 8 und 9 während einer Zeit von 300 Millisec, innerhalb der die verstärkten Signale vom Oszillator 7 an die Sende-Wandler 10 und gegeben werden.

Bei einem Rohrdurchmesser von 150 mm und einer Schallgeschwindigkeit in Wasser von 1500 m/sec beträgt die Durchlaufzeit für eine Schallwelle 100 μ sec. Hierzu sollte die Laufzeit des Signals durch den Wandler gerechnet werden, die für jeden Wandler etwa 5 μ sec beträgt. Die Gesamtzeit zwischen der Aussendung und aerr, Empfang von elektrischen Signalen beträgt daher 110 μ sec.

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Die von den Sende-Wandlern 10 und 11 gesendeten, in den Teilen g und h in Fig^ 3 gezeigten Welleivzüge errei-5 chen die Empfangs-Vorverstärker 14 bzw. 15 (siehe Fig. 3, Z. j und k) nach einer Verzögerung von 110 μ sec über die Empfangs-Wandler 12 und 13.

Die von den Vorverstärkern 14 und 15 verstärkten emp-10 fangenen Signale werden auf die Produktbildner 16, 17

bzw. 18, 19 gegeben, an die si· >■ jeweils ein eigenes , Tiefpassfilter 20, 21 bzw. 22, 23 anschließt, die, wie

erwähnt, eine Eckfrequenz von etwa 3500 Hz aufweisen,

was einer Anstiegszeit von etwa 100 μ sec entspricht. 15 Einfacher ausgedrückt bedeutet dies, daß dieses Filter

in jedem Augenblick eine S icfna !spannung; !liefert, die . '

der Durchschnitt dessen ist, was inherllaiilb der voraus-

gehenden 100 μ sec empfangen: ί wurde.

; 20 ^w^-^e °^^en erwähnt wurde, werden im Anschluß an jeden t Empfangs-Vorverstärker 14 und 15 zwei parallele Pro-

; duktbildner 16, 17 und 18, 19 verwendet, die gegenein-

I ander um 90° phasenverschobejie Signale mit einer Fre-

I quenz von 250 kHz empfangen.; Dann schließen;sich zwei

25 parallele Zweige an, in welchen diese Signale mit einer

gegenseitigen 90^-Phasehversehiebung im Takt bleiben.

H \ ^! Dies geschieht, um separate obere Seitenbänder und un- |j ■ tere Seitenbänder zu erreichen,; wie nachstehend noch

>, , ι erläutert wird. l·

; ^: Die Signale auf den GatterimpulJsleitungen 5 und 6, % dargestellt in den Zeilen e und f in Fig. 3, werden an

;'· ' Verzögerungsschaltungen 24, 25 gegeben. Diese bestehen

:;: aus Monoflops, die durch die Vorderflanke der Signale

ij gg e, f getriggert werden und nach einer Verzögerungszeit fy. ■ von 35 μ sec in ihren Ausgangszustand zurückgelangen,

■' wobei sie wiederum ein Triggersignal an Monoflops 26·

bzw. 27 liefern, von denen jedes einen Impuls von

6 μ sec erzeugt. Diese Impulse werden an Abtast- und Halteschaltungen 28, 30 bzw. 32, 34 gegeben. Während dieser Impulszeit von 6 μ sec tasten die geöffneten
Abtast- und Halteschaltungen die von den Filtern 20, 21 bzw. 22, 23 gelieferten Signale ab. Der so erhaltene Wert bleibt in dem Ausgangssignal jeder Abtast- und Halteschaltung konstant erhalten, bis ein Austausch durch die nächstfolgende Abtastung erfolgt.

Die Verzögerungszeit von 95 μ sec wurde so gewählt, daß der Triggerimpuls in Zeile m kurz vor Empfang der Vorderkante der in den Produktbildnern, 16, 17 bzw. 18, empfangenen Signale auftritt, siehe Z. j, k in Fig. Das auf diese Weise in den Abtast- und Halteschaltungen erhaltene Signal enthält daher Information nur in bezug auf das breitbandige Rauschen und somit ohne die Seitenbänder, die aus der Modulation der Trägerwelle in dem Fluid entstehen.

Die Signale e und f auf den Leitungen 5 bzw. '6 werden als nächstes an Verzögerungsschaltungen 36 bzw. 37 gegeben, an die sich jeweils ein Multivibrator 38 bzw. 39 anschließt. Die Verzögerungsschaltungen 36 und 37 werden von Signalen e und f getriggert und erzeugen
einen Impuls mit einer Länge von 250 μ sec. Im Zeitpunkt des Auftretens der Rückflanke dieses Impulses, siehe Z. p, werden-die Monoflops 38 und 39 getriggert, von denen jeder wiederum einen Impuls mit einer Dauer von 6 μ sec abgibt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, erscheinen diese letztgenannten Impulse in der Zeile q nach der Vorderkante des von den Produktbildnern (s. Z. j) empfangenen Signals.

110 μ see nach der Vorderflanke des gesendeten Impulses (Z. g) kommt die gewünschte Seitenbandinformation an

den Filtern 20, 21 bzw. 22, 23 an, gemischt mit breitbandigem HIntergründraüschen. Um am Ausgang der zuletzt erwähnten Filter die gewünschte Information zu erhalten, muß zumindest die Anstiegszeit dieser Filter, d.h. mindestens 100 μ sec, gewartet werden. Diesem Umstand wurde dadurch Rechnung getragen, daß die Dauer der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltungen 36 und 37 zu 250 μ sec gewählt wurde, vergl. Z. p.

Die Ausgangssignale der Filter 20, 21 bzw. 22, 23 werden an die Abtast- und Halteschaltungen 29, 31 bzw. 33, 35 gegeben, die von dem Augenblick an ein Signal liefern, das aus breitbandigem Rauschen und zusätzlich der gewünschten Seitenbandinformation besteht. Diese Signale werden an die Differentialverstärker 40, 41 bzw. 42, 43 geliefert, die die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Abtast- und Halteschaltungen 28, 30, 32, 34 einerseits und 29, 31, 33, 35 andererseits liefern. Die von diesen Differentialverstärkern kommenden Differentialsignale enthalten nach einer Einschwenkzeit nahezu,nur Information bezüglich der gewünschten Seitenbänder. Die breitbandigen Rauschsignale werden hier entfernt.

Die Ausgangssignale dieser Differentialverstärker werden wiederum an weitere Abtast- und Halteschaltungen 44, 45 bzw. 46, 47 gegeben. Diese Abtast- und Halteschaltungen werden ihrerseits durch von den Monoflops 50 und 51 kommenden Triggersignalen einer Dauer von 6 μ sec gesteuert, wobei die Monoflops ihrerseits gesteuert werden von Verzögerungsschaltungen 48, 49, die jeweils eine Verzögerung von 4 00 μ sec aufv/oisen. Diese Zeit ist lang qonu.'j, damit die Di f forcnt ί α ! · ■·<::■ vr. ^l."i rkrr nach den letzten Linschwincjsignalcn einen :v.i.aijj.ion Zustand erreicht haben. Somit liefern die Ab ta «st,- und

Halteschaltungen 44, 45 bzw. 46, 47 reine Signale, die Information der Seitenbänder jeweils von einem oberen Seitenband sowie von einem unteren Seitenband enthalten.

Die Ausgangssignale von den Abtast- und Halteschaltungen 44, 45 bzw. 46, 47 werden auf Bandpassfilter 52, 53 bzw. 54, 55 gegeben, die ein Durchlaßband von 2 - 150 Hz besitzen.

An diese Filter schließen sich Schaltungsteile 56 - 67 an, die die oberen Seitenbänder und die unteren Seitenbänder separieren und verstärken, so daß die Ausgangsverstärker 66 und 67 vier Signale mit unterschiedlichen Informationsinhalten liefern, die an die Kreuzkorrelierschaltungen gegeben werden können. Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Separierschaltungen anhand von Fig. 4, in der für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet sind, näher erläutert. Um Fig. 4 nicht zu überlasten, enthält sie nur die notwendigen Teile.

In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 7 den Oszillator 7 in Fig. 2, der. zwei Signale mit einer Frequenz von 250 kHz erzeugt, deren Phase gegeneinander um 90° verschoben ist. Diese zwei um 90° phasenverschobenen Signale werden wiederum auf Mischerschaltungen 16, 17 gegeben. Die Ausgangssignale dieser Mischerschaltungen erreichen nach dem Durchlaufen unterschiedlicher Blöcke die Ausgänge der hier nicht gezeigten Filter 52 und Die Zwischenblöcke dieser Signale werden nur abgetastet, dies hat jedoch keine Bedeutung für die Arbeitsv;eise der Seitenband-Separierung.

Abgesehen VCr₁ de::, nutzbaren Signal empfängt die

33AA 158 -<£>-'■■

Mischerschaltung 16 auch das Signal von dem Oszillator 7 ohne 90°-Phasenverschiebung, während die Mischerstufe 17 das Signal mit einer 90°-Phasenverschiebung empfängt.

An die Mischerstufe 17 schließt sich in der Schaltung nach Fig. 4 eine Phasenschieberschaltung 9, die das Ausgangssignal der zweiten Mischerstufe 17 zusätzlich um 90° phasenverschiebt. Die s^ erhaltenen Signale werden als nächstes der Addierschaltung 60 bzw. der Subtrahierschaltung 61 zugeführt. Die Addierschaltung liefert ein Signal s, die Subtrahierschaltung das Signal v.

Diese Schaltung arbeitet wie folgt:

Zuerst wird ein oberes Seitenband betrachtet, d.h. ein empfangenes Signal mit Frequenzen, die etwas höher sind als die der Trägerwelle oder des Bezugssignals, gefolgt von einem unteren Seitenband mit Frequenzen,.die etwas niedriger sind als die Frequenz der Trägerwelle oder des Bezugssignals.

A) Empfang des oberen Seitenbands

Der Oszillator 7 liefert das Bezugssignal

01 ,= cos -v-

02 = cos (--+. 90)

Empfang des Signals E, dessen Frequenz etwas höher

ist als die des Oszillators, somit gilt: E = cos (■·+:) .

Die erste Mischerstufe 16 liefert: M1 = E χ 01 = cos ( *-+ ) χ cos ^^:

=0,5 cos (2 ■'·■ χ '· ) χ 0 , 5 cos

und aufgrund dos Tiefpassfilters 20 gilt: M1 = 0,5 cos

33U158

Die zweite Mischerstufe 17 liefert: M2 . = E χ 02 = cos (α χ 4) χ cos ( <X + 90) = 0,5 cos (2oC+ 90 + tf) + 0,5 cos (f- 90) und aufgrund des Filters 21 ergibt sich: M2 = 0,5 cos ( 6 - 90) M2 hat eine zusätzliche 90°-Phasenverschiebung, und somit gilt: M2¹ - 0,5 cos rf' S = M1 + M2' = cos ei, mithin das obere Einseitenband

V = M1 - M2' = 0, somit kein Ausgangssignal von dem oberen Seitenband

B) Empfang des unteren Seitenbands Der Oszillator 7 liefert das Bezugssignal·:

01 = cos J-

02 = cos ( *- + 90)

Nun wird das Signal E empfangen, dessen Frequenz etwas niedriger ist als die Frequenz des Oszillators, und somit gilt:

E = cos (.■'■- ' ) Die erste Mischerstufe 16 liefert:

M1. = E χ 01 = cos (:■ - ') χ cos · 5 =0,5 cos (2 --- V") + 0,5 cos

und wegen des Tiefpassfilters 20 gilt:

M1 = 0,5 cos

Die zweite Mischerstufe 17 liefert:

M2 = E χ 02 = cos (■-■- - ^v* ) χ cos (-·-+ 90) =0,5 cos (2 + 90.-7) + 0,5 cos ( ' + 90) und wegen des Filters 21 gilt:

M2 = 0,5 cos ( + 90) M2 hat eine zusätzliche 90°-Phasenverschiebung, und somit gilt: M2¹ = 0,5 cos ( ' +180) = + 0,5 cos Somit gilt:

S = Ml + M2 ' =0 und

V = M1 - M2¹ = cos " .

Obiges zeigt, daß das untere Seitenband nur zu einem Signal am Ausgang V, nicht aber bei S führt. Somit bietet die Schaltung die Möglichkeit eines separaten Empfangs des oberen Seitenbands und des unteren Seitenbands am Ausgang S bzw. V.

Eine Phasenverschiebung von 90° über dem gewünschten Band von 2 - 150 Hz kann mit Hilfe eines Filters nicht realisiert werden. Statt desse ■ können zwei Filter verwendet werden, die eine gegenseitige Differenz der Phasenverschiebung von 90° über einen großen Frequenzbereich ergeben.

An die Filter 52 und 54 schließen sich daher die Breitband-Phasenschieberfilter 56 bzw. 58 an, während sich an die Filter 53 und 55 die Filter 57 bzw. 59 anschließen, die eine zusätzliche 90°-Phasenverschiebung ergeben. Die von den Filtern 56 und 57 kommenden Signale liefern durch Addition in der Addierschaltung 60 das obere Seitenband und durch Subtraktion in der Subtrahierschaltung 61 das untere Seitenband. Das gleiche gilt für den anderen Empfangskanal. Die Addierschaltung 62 liefert das obere Seitenband, und die Subtrahierschaltung 63 liefert das untere Seitenband.

Die oberen Seitenbänder und/oder die unteren Seitenbänder können mittels Schaltern 64 und 65 ausgewählt werden, um mit Hilfe von Verstärkern 66 und 67 an einen Kreuzkorrelator 72 gemäß Fig. 1 .zur Weiterverarbeitung und zur Anzeige der Fluidgeschwindigkeit mit Hilfe der Anzeigeschaltung 73 gegeben zu werden.

Durch getrennte Verwendung der oberen Seitenbänder und der unteren Seitenbändor und durch Verwendung von zwei Signalvcrarbci.tungskanälcn, die jeweils einen Sende-

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Wandler und einen Empfangs-Wandler enthalten, kann man den gleichen Effekt erzielen wie mit vier Signalverarbeitungskanälen, ohne die Verwendung von Seitenband-Separiermethoden.

Durch Verwendung der oben erläuterten Schaltung kann man eine hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Geschwindigkeitsmessung erreichen, die im Versuch innerhalb von 2% liegt. Das Hintergrundrauschen wird sehr stark unterdrückt, und aus stehenden Wellen resultierende Fehler sind praktisch nicht vorhanden.

Claims (16)

1. 33Λ4.153

   Patentansprüche

   1 . Verfahren zum Messen von Fluidströmungsgeschwindigkeiten, bei dem mindenstens zwei in Strömungsrichtung des Fluids mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand angeordnete Sende-Wandler .zu mindestens zwei ebenfalls in Strömungsrichtung des Fluids mit einem vorbestimmten gegenseitigen Abstand angeordneten Empfangs-Wandlern senden, bei deu. jeder Empfangs-Wandler hauptsächlich das Signal von dem zugehörigen sendenden Wandler empfängt, und bei dem die von den Empfangs-Wandlern gelieferten Signale korreliert werden, um die Fluidströmungsgeschwindigkeit zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet , daß die Sende-Wandler impulsförmige Signale senden, die derart zeitlich voneinander getrennt sind, daß durch stehende Wellen verursachte Reflexionen nahezu vollständig innerhalb dieses Zeitabstands abklingen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die impulsförmigen Signale von dem einen Sende-Wandler innerhalb einer zeitlichen Trennung zwischen den impulsförmigen Signalen des anderen Sende-Wandlers gesendet werden, wobei die zeitliche Trennung zwischen Impulsen unterschiedlicher Sende-Wandler derart gewählt ist, daß innerhalb dieser zeitlichen Trennung durch Reflexionen hervorgerufene stehende Wellen nahezu vollständig abklingen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß während jedes Impulses ein Signalzug gesendet wird, der gleiche Frequenzen für sämtliche Impulse beider Sende-Wandler aufweist.
4. 4. .. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d.ulurch gekennzeichnet . , daß

   33AA 1

   zuerst die Signale abgetastet werden, die von dem Empfangs-Wandler unmittelbar vor Empfang der von dem Sende-Wandler gesendeten Impulssignale von dem Empfangs-Wandler empfangen werden, welche erste Abtastung Information lediglich bezüglich der in dem Fluid selbst erzeugten Signale enthält, daß aus dieser ersten Abtastung ein Abtastsignal abgeleitet wird, welches in einer Halteschaltung gespeichert wird, daß zweitens die von dem Empfangs-Wandler nach Empfang der von dem Sende-Wandler erzeugten Signale empfangenen Signale abgetastet werden, die außer der in dem Fluid erzeugten Information auch Information des von dem Sende-Wandler erzeugten und von dem Medium beeinflußten Signal enthalten, daß aus dieser zweiten Abtastung ein zweites Abtastsignal abgeleitet wird, welches in einer Halteschaltung gespeichert wird, und daß die so erhaltenen zwei Abtastsignale voneinander subtrahiert werden, daß nur das nutzbare Signal übrigbleibt, welches Information bezüglich des von dem Sende-Wandler empfangenen und von dem Fluid beeinflußten Signals enthält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die erste und die zweite Abtastung so schnell aufeinanderfolgen, daß praktisch keine Möglichkeit für das Auftreten des breitbandigen Rauschsignals innerhalb dieser kurzen Zeit besteht.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet , daß die oberen Seitenbänder und/oder die unteren Seitenbänder von den von den Empfangs-Wandlern gelieferten Signalen in bezug auf die von dem Sende-Wandler gesendeten Trägerwellensignale abgeleitet werden, und daß die so erhaltenen oberen Seitenbänder und/oder unteren Seitenbänder für die Korrelationsverarbeitung verwendet werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß für jeden Kanal das obere Sei- tenband sowie das untere Seitenband separiert werden, wobei jeder Kanal durch einen Sende-Wandler und einen dazugehörigen Empfangs-Wandler gebildet wird, und daß die oberen Seitenbänder der Signalverarbeitungskanäle und die unteren Seitenbänder der Signalverarbeitungskanäle jeweils korreliert werden.
8. 8. Einrichtung zur Fluidströmungsgeschwindigkeitsmessung, mit mindestens zwei Sende-Wandlern, die in Strömungsrichtung des Mediums hintereinandergelegen sind, zwei Empfangs-Wandlern, die ebenfalls in der Fluidströmungsrichtung hintereinander gelegen sind, wobei ein Empfangs-Wandler hauptsächlich mit einem zugehörigen Sende-Wandler zusammenarbeitet, einer Korreliereinrichtung, die an die Empfangs-Wandler angeschlossen ist, um die Fluidströmungsgeschwindigkeit aus der Zeitdifferenz zwischen den von den Empfangs-Wandlern gelieferten Signalen abzuleiten, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Separieren eines oberen Seitenbands und/oder eines unteren Seitenbands aus den von jedem Empfangs-Wandler empfangenen Signalen in bezug auf die Signale, die von dem Sende-Wandler als Trägerwelle in das Fluid gesendet werden, und einer Einrichtung zum Anlegen von zwei so separierten oberen Seitenbändern und/oder unteren Seitenbändern an die Korreliereinrichtuhg, um die Fluidgeschwindigkeit aus deren Zeitdifferenzen zu bestimmen.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die an die Sende-Wandler inipul sf örmigc Signale mit einer solchen ze i. I 1 ic ho η Trcnnunq liefert, daß innerhalb die_;?,or ζ ei. t 1 ii-lu'ii ΊΊΊΊΐηιΐΜΊ ;;.Ί;μΙ 1 iche durch Rd. lex ionon hervo-njorufenen stehenden WeI.Ion abgeklungen sind.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung.zum abwechselnden Senden von impulsförmigen Signalen durch die zwei Sende-Wandler.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 9 und 10, mit zwei Signalverarbeitungskanälen, die jeweils einen Sende-Wandler und einen Empf angs-VJandler aufweisen, gekennzeichnet durch:

    eine Impulsgeneratoreinrichtung, die an zwei separate Gatterimpulsleiter, von denen einer für jeweils einen Signalverarbeitungskanal vorgesehen ist, Gatterimpulse liefert, deren Dauer mit den von den Sende-Wandlern gesendeten impulsförmigen Signalen übereinstimmt, welche Impulse abwechselnd an die Gatterimpulsleiter.jedes Signalverarbeitungskanals geliefert werden;

    eine Oszillatoreinrichtung zum Erzeugen von zwei Trägerwellensignalen mit gleicher Frequenz, jedoch einer Phasendifferenz von 90°, wobei ein separates Signal dieser zwei Trägerwellensignale an jeweils einen Signalverarbeitungskanal gelegt wird.

    eine erste Gattereinrichtung in jedem Signalverarbeitungskanal, umfassend zwei Eingänge, von denen einer an den Gatterimpulsleiter zum Empfang der Gatterimpulse angeschlossen ist, der" andere Eingang an die.Oszillatoreinrichtung zum Empfangen der Trägerwellensignale angeschlossen ist, und das Ausgangssignal aus einem Trägerwellensignal-Impulszug besteht, der an den Sende-Wandler in dem Signalverarbeitungskanal gelegt wird;

    zwei Produktbildner in jedem Signalverarbeitungskanal, deren jeweils erster Eingang von dem Empfangs-Wandler

    gelieferte Signale empfängt, und deren jeweils zweiter Eingang das Trägerwellensignal empfängt, jedoch mit einer 90°-Phasenverschiebung zwischen den Signalen für jeden zweiten Eingang dieser zwei Produktbildner;

    eine 90°-Phasenschiebereinrichtung, die an den Ausgang jedes der Produktbildner angeschlossen ist;

    eine Signaladdiereinrichtung, die das Summensignal des Ausgangssignals eines Produktbildners und des um 90° verschobenen Ausgangssignals des anderen Produktbildners liefert, welches Summensignal einem Seitenband des von den Produktbildnern demodulierten Signals entspricht;

    eine Signalsubtrahiereinrichtung, die das Differenzsignal des Ausgangssignals eines Produktbildners und das um 90° verschobene Ausgangssignal des anderen Produktbildners liefert, welches Differenzsignal dem anderen Seitenband des von den Produktbildnern demodulierten Signals entspricht.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch:

    eine erste Verzögerungseinrichtung in jedem Signalver- ! arbeitungskanal, deren Eingang Gatterimpulse empfängt,. und deren Ausgang ein erstes Abtast-Steuersignal mit einer solchen zeitlichen Verzögerung abgibt, daß das erste Abtast-Steuersignal unmittelbar vor dem Empfang der Vorderflanke des impulsförmigen Trägerwellensignals durch den Empfangs-Wandler auftritt,

    oi.no zweite Verzögerungseinrichtung in jedem Kanal, deren Eingamj die ,Gattorsignale -empfängt und deren Ausgang ein zweites Abtast-Steuersignal mit einer sol-

    chen zeitlichen Verzögerung liefert, daß das zweite Abtast-Steuersignal unmittelbar nach Empfang der Vorderflanke des impulsförmigen Trägerwellensignals durch den Empfangs-Wandler auftritt;

    vier Abtast- und Halteeinrichtungen in jedem Verarbeitüngskanal, von denen ein Paar das Ausgangssignal des ersten Produktbildners und das andere Paar das Ausgangssignal· des zweiten Produktbildners empfängt, wobei eine der Abtast- und Halteeinrichtungen jedes Paares außerdem das erste Abtast-Steuersignal und die andere Abtast- und Halteeinrichtung jedes Paares außerdem das zweite Abtast-Steuersignal empfängt;

    eine Subtrahiereinrichtung für jedes Paar von Abtast- und Halteeinrichtungen, die die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Paare von Abtast- und Halteeinrichtungen liefert, welche Differenz nahezu ausschließlich Information betreffend die in dem Fluid erfolgende Modulation des Trägerwellensignals enthält.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch g e kennzeichnet , daß die Abtast-Steuersignale eine derart kurze Dauer haben, daß innerhalb dieser Zeit dieser Signale nahezu keine Änderung der Informationsinhalte des von dem Empfangs-Wandler geliefer ten Signals erfolgt.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Abtast-Steuersignal und das zweite Abtast-Steuersignal derart kurz nacheinander erzeugt werden, daß innerhalb dieser Zeit nahezu keine Änderung des breitbandigen Hintergrund-Rauschsignals erfolgt.

    33U158
15. 15. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch:

    eine dritte Verzögerungseinrichtung in jedem Signalverarbeitungskanal, deren Eingang Gattersignale empfängt und deren Ausgang ein drittes Abtast-Steuersignal mit einer solchen dritten Zeitverzögerung liefert, daß , ~ dieses dritte Abtast-Steuersignal nach der Vorderflanke des von der Subtrahiereinriohtung gelieferten Differenz-Ausgangssignals auftritt;

    zwei weitere Abtast- und Halteeinrichtungen in jedem Signalverarbeitungskanal, von denen jeweils ein Eingang

    das dritte Abtast-Steuersignal empfängt und der andere Eingang an eine der Subtrahiereinrichtungen angeschlossen ist, so daß die Abtast- und Halteeinrichtung ausschließlich ein Signal liefert, welches dem reinen

    Differenzsignal jeder der beiden Subtrahiereinrichtun- ^u *

    gen entspricht.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang jedes Produktbildners an ein Tiefpassfilter angeschlossen ist,

    das eine solche Anstiegszeit besitzt, daß dieses Filter leicht den Informationsinhalten des Produktbildner-Ausgangssignals zu folgen vermag, wobei jede dritte Abtast- und Halteschaltung mit einem Bandpassfilter verbunden ist, welches ausschließlich Signale durchläßt, die Information bezüglich der von dem Medium auf das Trägerwellensignal aufgebrachten Modulation enthält.